7月20日，2018第二屆中國新能源汽車測試評價技術(shù)發(fā)展高峰論壇在深圳坪山盛大開幕。本屆論壇由深圳市坪山區(qū)科技創(chuàng)新服務(wù)署指導(dǎo)，重慶車輛檢測研究院有限公司與電動汽車資源網(wǎng)聯(lián)合主辦。在下午的演講中，中通客車控股股份有限公司技術(shù)研究院實驗室主任王波就氫燃料電池在客車上的應(yīng)用分享了他的看法。

中通客車控股股份有限公司技術(shù)研究院實驗室主任王波

以下是王波演講的主要內(nèi)容：

一、氫燃料電池客車應(yīng)用背景及現(xiàn)狀

面對環(huán)境污染以及能量來源多樣性，現(xiàn)代汽車發(fā)展的電動化成為必然趨勢。從清潔能源考慮，新能源汽車中的純電動汽車和燃料電池汽車具有零排放的可能，也是未來交通運輸?shù)陌l(fā)展方向?；趯嶋H使用需求，純電動汽車在短續(xù)駛里程方面具有優(yōu)勢，燃料電池汽車在長續(xù)駛里程應(yīng)用方面具有優(yōu)勢。燃料電池汽車具有更多與傳統(tǒng)汽車相似的特性，被認(rèn)為是汽車行業(yè)終極技術(shù)路線之一。

二、發(fā)展燃料電池客車的優(yōu)勢

對于燃料電池客車來說，王波認(rèn)為，主要有幾大優(yōu)勢：①運營條件成熟。城市公交客車更因為其定線、定時，集中管理的特點，對加氫站依賴較小，便于在適當(dāng)?shù)攸c集中建立加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施。②車身布置相對容易?？蛙噧?nèi)部空間寬闊，便于進行改型設(shè)計，可以最大限度地減少對原車機械結(jié)構(gòu)的改動，保持了車輛原有的機械機構(gòu)性能、行駛系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及車身的完整性。③降低城市污染。作為城市交通運輸主力，采用燃料電池客車可實現(xiàn)車輛的零排放，極大改善城市環(huán)境質(zhì)量，同時具有良好的社會宣傳效果。④市場風(fēng)險相對較小。在政府部門統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，在產(chǎn)品初期通過政府及地方財政補貼，整車廠可降低新技術(shù)風(fēng)險和成本支出，為產(chǎn)品各項技術(shù)驗證及進一步完善提供便利條件，同時各項關(guān)鍵技術(shù)在城市公交客車上的應(yīng)用一旦成熟，可將其成果擴展應(yīng)用到其他用途的車輛上。

在政策導(dǎo)向方面，王波表示，燃料電池是國際汽車行業(yè)能源和動力轉(zhuǎn)型的重要方向，美國、歐盟等發(fā)達國家均將燃料電池作為汽車工業(yè)的戰(zhàn)略方向，日本政府更是將發(fā)展氫能與燃料電池作為重大國家戰(zhàn)略，計劃到2030年實現(xiàn)氫能社會。

而在中國，《中國制造2025》、《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》明確了燃料電池汽車的戰(zhàn)略定位;于此同時，在今年的新能源汽車補貼標(biāo)準(zhǔn)中，只有燃料電池汽車補貼力度保持不變，這都說明著燃料電池汽車在中國新能源汽車發(fā)展中的戰(zhàn)略定位。

三、國內(nèi)外燃料電池客車發(fā)展現(xiàn)狀

王波表示，在目前，國外廠商燃料電池功率、壽命、整車?yán)m(xù)駛里程等主要性能指標(biāo)均已達到應(yīng)用要求，目前燃料電池客車多數(shù)是在歐洲及北美地區(qū)運行，另外日野客車基于豐田Mirai燃料電池系統(tǒng)開發(fā)了燃料電池城市客車已開展示范運營，預(yù)計將用于2020年東京奧運會。

國內(nèi)燃料電池城市客車從“十五”計劃開始攻關(guān)，聯(lián)合國內(nèi)企業(yè)、研究院所和高校開展氫燃料電池客車研發(fā)，經(jīng)過十幾年的技術(shù)沉淀，目前國內(nèi)燃料電池客車性能與國外相差不大，甚至在氫燃料消耗方面還具有領(lǐng)先優(yōu)勢。

從2008年經(jīng)歷奧運會、世博會、UNDP燃料電池城市客車示范及‘十城千輛’、亞運會等示范運行后，2016年以100輛福田氫燃料電池客車投入商業(yè)化運營為標(biāo)志，國內(nèi)燃料電池客車進入小規(guī)模商業(yè)化階段。在全球環(huán)境基金(GEF)和聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)支持下，2018年中國5個示范城市中計劃示范運行112輛氫燃料電池汽車，其中包含36輛氫燃料電池客車。

王波認(rèn)為，燃料電池汽車已經(jīng)上升到了國家戰(zhàn)略層面，因此目前國內(nèi)各整車廠都在加緊布局氫燃料電池客車，并陸續(xù)開發(fā)出多款燃料電池樣車，以便盡早搶占市場。

四、氫燃料電池客車關(guān)鍵技術(shù)

1、燃料電池客車典型構(gòu)型。目前氫-電混合式燃料電池汽車作為主流的技術(shù)路線，集合了全功率燃料電池汽車(FCV)與純動力電池汽車(EV)的優(yōu)點，既控制了成本又保障了續(xù)航里程。采用氫-電混合的動力策略，在勻速行駛階段，燃料電池發(fā)動機提供功率，在加速或爬坡行駛階段，燃料電池發(fā)動機和動力電池共同提供功率。

2、燃料電池動力系統(tǒng)集成匹配。面向燃料電池客車動力系統(tǒng)平臺，分析電機功率、燃料電池發(fā)動機功率、電池倍率、容量、成本以及工況適應(yīng)性關(guān)系，建立整車動力性、經(jīng)濟性仿真模型，采用多目標(biāo)尋優(yōu)算法優(yōu)化參數(shù)取值，形成開發(fā)成本、功率/容量最優(yōu)的動力平臺匹配方案。

3、整車與氫系統(tǒng)集成及安全防護。通過對電壓、電流、溫度以及絕緣電阻等參數(shù)的精確監(jiān)控和在線分析，實現(xiàn)對整車電氣網(wǎng)絡(luò)(蓄電池、燃料電池、驅(qū)動電機、)的安全預(yù)警與實時控制。目前主要包括整車電安全多重預(yù)警保護系統(tǒng)、車輛電氣碰撞監(jiān)控系統(tǒng)、蓄電池及電動機溫度分布的熱成像測試、車載在線絕緣檢測系統(tǒng)、車輛電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)等安全配置。

對于氫來說，氫燃料爆炸需要三大條件：明火、密閉空間、4%-74%比重，三者同時滿足則可能導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，王波認(rèn)為，整車與氫系統(tǒng)集成設(shè)計應(yīng)綜合考慮氫電隔離、管路集成設(shè)計、氫氣泄漏警示、氫氣泄漏擴散、防碰撞結(jié)構(gòu)等主、被動安全措施，提高整車安全性。

4、氫系統(tǒng)安全控制。車載氫系統(tǒng)應(yīng)建立氫-電互鎖、氫-電聯(lián)動防護等多重安全機制，實時監(jiān)控氫系統(tǒng)壓力、溫度、流量、氫泄漏等狀態(tài)，保證車載氫系統(tǒng)安全可靠。

5、燃料電池系統(tǒng)控制。燃料電池控制系統(tǒng)應(yīng)建立基于整車耐久性、安全性、經(jīng)濟性和動力性的控制策略，基于整車實際應(yīng)用工況，優(yōu)化驅(qū)、制動控制策略，實現(xiàn)面向全局最優(yōu)的一體化控制技術(shù)。

6、燃料電池客車高壓控制。燃料電池電堆及車載動力電池作為燃料電池新能源客車的動力源輸入，能量流通過自身配電系統(tǒng)匯總至整車高壓配電箱，隨后根據(jù)整車高壓電器部件用電需求進行電能分配。高壓系統(tǒng)應(yīng)具備過壓、欠壓、過流、短路、上電防瞬態(tài)沖擊功能，配備智能化高壓回路安全監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)高壓故障診斷和高壓安全監(jiān)測。燃料電池新能源客車通過多種類、多級別安全防護措施保障高壓用電安全。

7、水熱控制。水熱控制是燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，燃料電池的工作溫度和濕度對其壽命、性能有著十分顯著的影響，需分別研究燃料電池系統(tǒng)整體最優(yōu)工作區(qū)域、輔助系統(tǒng)各部件工作特性及工況標(biāo)定、水熱平衡條件等問題，保證燃料電池不同工況下水熱平衡的可靠性。

8、整車集成設(shè)計?；谌剂想姵乜蛙嚨牟煌瑧?yīng)用場景和燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵零部件特性，研發(fā)燃料電池客車專用車身及底盤，建立模塊化、輕量化整車結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整車工程化復(fù)雜結(jié)構(gòu)正向設(shè)計開發(fā)、優(yōu)化。

五、燃料電池客車下一步技術(shù)研發(fā)重點

燃料電池客車整車開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。開展燃料電池客車關(guān)鍵系統(tǒng)及整車集成研究與正向設(shè)計，進一步提升整車安全性、可靠性、耐久性和環(huán)境適應(yīng)性，開發(fā)輕量化、模塊化、系列化底盤及整車。優(yōu)化燃料電池客車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù)工藝和一致性保障體系，實現(xiàn)定制化背景下的智能制造新模式。基于云平臺大數(shù)據(jù)分析建立燃料電池客車全生命周期運營維保及評價體系。

整車工程化技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用?；谲囕d氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)等關(guān)鍵總成的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，從維修保養(yǎng)、水空氫管路和高低壓線束空間、布置需求及工作溫度、防水防塵環(huán)境需求等方面展開結(jié)構(gòu)匹配設(shè)計;基于鎂鋁合金、(超)高強鋼及碳纖維等新材料性能數(shù)據(jù)，研發(fā)車用高性能新材料及擠壓、彎曲、無電偶腐蝕連接技術(shù)及新材料部件的先進制造工藝，實現(xiàn)部分裝車應(yīng)用和分析驗證。

全工況、全氣候燃料電池系統(tǒng)。目前國內(nèi)燃料電池還處在產(chǎn)業(yè)化的初級階段，各項性能指標(biāo)較國外有一定的差距，其產(chǎn)品集成度、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、能耗水平相對較差。因此，需對商用車用大功率燃料電池系統(tǒng)定制開發(fā)，研發(fā)能夠應(yīng)用于商用車的燃料電池系統(tǒng)并進行匹配、標(biāo)定、測試評價。

燃料電池系統(tǒng)與動力電池系統(tǒng)耦合匹配與控制技術(shù)開發(fā)。研究商用車用燃料電池系統(tǒng)與動力電池系統(tǒng)的匹配標(biāo)定、能量管理、故障診斷、容錯控制和制動能量回收技術(shù)，完成車用燃料電池系統(tǒng)的空、氫、水、熱、電、磁等各模塊的管理及高度集成技術(shù)開發(fā);建立燃料電池商用車用氫-電深度混合動力系統(tǒng)，開展氫-電耦合匹配及整車控制技術(shù)研究。

高安全長壽命動力電池系統(tǒng)。開展模塊式、分散式布局的動力電池系統(tǒng)總體構(gòu)型、功能和機-電-熱一體化設(shè)計技術(shù)研究，開發(fā)先進可靠的電池管理系統(tǒng)和高效熱管理系統(tǒng)，開展動力電池系統(tǒng)的電氣構(gòu)型與參數(shù)匹配、以及耐久性和可靠性設(shè)計與驗證，基于熱仿真模型、熱失控和熱擴散分析模型，研究電池系統(tǒng)火災(zāi)蔓延及防火安全措施，突破電池系統(tǒng)輕量化、緊湊化技術(shù)，開發(fā)高比能量、高安全、長壽命動力電池系統(tǒng)。

車載氫系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用?；趪覙?biāo)準(zhǔn)，從加氫、儲氫、供氫材質(zhì)選型、檢測、設(shè)計，管路彎曲半徑、邊緣距離、管接頭位置，隔熱、碰撞保護，過溫、過壓、過流、泄露報警等方面建立企業(yè)車載氫系統(tǒng)設(shè)計、工藝、檢測與評價標(biāo)準(zhǔn)體系，提高整車安全性和可靠性。